由于环保压力的日益增大，天然气作为比煤、石油更清洁的化石能源越来越受到重视和广泛的利用。与此同时，天然气泄漏、爆炸等事故也层出不穷。气体光纤传感器在监测过程中，传感单元不会产生电火花，可以最大限度的避免易燃易爆气体发生爆炸。但是单个点的检测不适合在工业中大规模使用，因此气体光纤传感网络的研究成为焦点。文章以甲烷（CH4）气体为研究对象，根据传感网络的理论基础，分析其构建光纤传感网络的可行性，优化传感网络的拓扑结构，进行建模仿真，搭建多点光纤检测网络，验证传感网络的性能。　　首先，基于Beer-Lambert定律和光谱吸收原理，研究了单点气体光纤传感器的工作原理和检测方法，并用MATLAB对单点甲烷气体光纤传感器进行建模和仿真，利用编程实现锁定放大器功能，提取二次谐波。理论上得出了气体浓度与二次谐波的峰峰值呈正线性关系。本文在单点检测的基础上，对比几种典型传感复用技术的优缺点，提出了基于时分复用的甲烷光纤传感网络模型。　　其次，根据该模型，使用光环行器、光分路器设计了传感网络的光路部分。对光环行器、光分路器进行选型，对网络拓扑结构进行分析。设计了反射式气室。对光链路进行损耗实验，研究传感网络的遥测性能。　　再次，根据时分复用和谐波检测理论，设计了光源控制与驱动电路，设计了微弱信号处理系统，完成了锁相解调电路硬件的设计。　　最后，搭建传感网络样机平台。针对传感网络进行了原理验证实验，检测精度实验，响应时间实验和稳定度实验，并对实验结果进行了分析。