管道运输系统，作为我国五大运输行业系统之一，在国民经济发展中，其地位越来越重要。在我国实现西部大开发及国家经济转型的前提下，大量的天然气管道正在逐步投入建设与运行。天然气管线一旦发生泄漏将会造成不可挽回的经济损失及人员伤亡，所以及时发现泄漏情况并准确定位成为泄漏发生后首要解决的问题。随着近年来的多传感器技术、嵌入式技术的飞快发展，基于传感器阵列的天然气管道泄漏智能检测技术逐渐成熟。凭借气体管道的特殊性以及次声波传播特性使得基于次声波法的天然气泄漏检测能够得以实现。天然气监测系统的研究与应用，能够及时发现并确定泄漏位置，有效减少天然气泄漏后所造成的损失，同时它也促进了天然气管道自动化管理的快速发展。本论文应用了基于次声波法的天然气泄漏监测系统，选择了高精度的次声波传感器，在信号处理中，结合小波变换理论的弱信号检测法，同时通过对定位公式的修正，提高了天然气管道泄漏检测的准度与精度。首先，本文介绍了基于次声波法的天然气管道泄漏监测的原理，并重点研究了影响次声波传播速度的因素，通过对定位公式的修正，提高了系统定位的精度。其次，研究并选择了适用于高压天然气管道泄漏监测的传感器。针对声波的敏感程度及抗震动干扰能力，声波传感器的敏感元件选用了电容式传声器，其抗震效果优于压力式传声器。同时，对其工艺设计进行了改进，使其更适合应用于高压输气管道。然后，针对系统监测的次声波信号掺有大量噪声问题，论文进一步研究了次声波信号的检测方法。利用小波变换理论对信号进行奇异性检测，捕捉其突变位置，从而提高检测精度。最后，本文设计了基于虚拟仪器技术的上位机监测软件，对管道运行情况进行实时检测，它具有良好的人机交互性，通过实验结果的分析与比较，从而验证了其理论的正确性与实践的可操作性，实现了管道监测的自动化管理。