Hola, creo que no deberías de tomar mediciones por tensión, sino por corriente. Piensa que en el recorrido del cable tienes una impedancia que será dificil de saber, con posibilidad de timar lecturas erroneas de tensión. Creo que deberías de utilizar un bus de corriente RS-485 o similar, multiplexando para cada linea, y enviando un paquete de datos en formato digital con un CRC o checksum.
Para el RS-485 puedes utilizar un ST485 y multiplexar con un multiplexador analogico de Maxim o ST, y en el otro extremo recibir el paquete i identificar cada linea con el paquete recibido o realizar una especie de echo o "OK".