泵及泵站是耗能的设施，据有关统计，其耗电量约占全国总用电量的20%。因此，如何从泵的设计、制造及应用等各个环节研究，可以进一步提高性能和效率；从泵站工程上来说，如何加强规划设计，对现有泵站如何改善其管理和经营，进行技术革新创新，挖潜改造，及提高其经济效益，减少耗能，降低抽水成本提高利用效率，是目前迫切需要研究的重要课题。梯级泵站送水线路较长，各级泵站流量和扬程联系非常紧密，沿线水况复杂，装机功率和台数较多，决定了其经常由于调度决策不恰当而使各级泵站间流量配合不协调，从而造成水泵开停机操作频繁、渠道发生漫顶或者水位波动明显过大的现象，不仅浪费资源，降低设备寿命，还极有可能造成工程安全问题。通过对输水系统过渡过程、梯级泵站流量平衡、以及泵站经济运行调度的研究，发现通过优化调度和设计一套监控系统可以有效维持输水系统稳定，延长水泵使用寿命，使泵站可以得到最优高效运行。本文针对梯级泵站的工程组成和工作特点，提出了利用监控系统进行泵站优化调度的思想，并进行了总体方案设计，达到降低生产成本，减少损耗，延长水泵寿命的目的。本文利用ProtelDXP进行硬件设计，通过对直流稳压电源模块、主要控制模块、AD转换模块、无线数传接口模块、输出控制模块、无线传输模块等模块进行选型设计，完成了系统硬件电路的设计以及PCB布线。应用KeiluVision4对下位机核心控制程序进行了设计，实现了对梯级泵站水泵开启及停止的控制，并实现了断电保护的功能以及确保数据传输正确性的校验功能。通过对ZigBee模块程序的设计实现了较远距离的可靠通信。系统基于C51单片机的下位机现场控制模块实现了对基层泵站中水泵的实时监测与控制，应用ZigBee无线传输模块进行数据的无线传输，结合上位机监控软件，从而实现对整个梯级泵站的有效监控，达到资源的最优配置以及利用。系统整体符合设计要求，可以满足工程优化调度的需要。论文工作为梯级泵站设计出了一套技术先进、功能合理、造价低廉的监控系统。