С одной стороны одной Ардуины мега должно хватить за глаза (посмотрите её характеристики: лет пятнадцать назад у телефонов не было такой производительности), с другой же подключать десяток датчиков на одну ардуину -- занятие не слишком благодарное. Но синхронить общение с кучей независимых устройств, как по мне, ещё геморойней. Так что тут смотрите: хотите поковыряться в железках -- берите одну ардуину, а если хотите хардкорно попрогать -- берите несколько.
Подключить несколько контроллеров к одному эзернету наверняка возможно, но лично я бы не взялся, делать же несколько эзернетов на один контроллер явно бессмысленно, так что по поводу числа эзернетов мой совет -- ровно столько, сколько ардуин. Только надо держать в голове, что все эти эзернеты должны куда-то идти, и если запланированный вами "сервер" на самом деле какой-нибудь старенький ноут, то, в случае, если ардуин будет много, надо озаботится покупкой хаба.
По поводу датчиков вы сами всё чётко расписали, отмечу разве что, что ваша радение за отказоустойчивость хоть и делает вам честь, но скорее всего несколько избыточна: поломка датчика это всё-таки нонсенс, и вряд ли вам это действительно необходимо. Но тут на самом деле На ваше усмотрение.
По поводу расходников отмечу, что мне во времена, когда я делал подобный проект, сильно не хватало разнообразия проводков (как по цвету, так и по длине), но возможно это исключительно моя проблема.
и крути, верти их как хочешь. Ультра широкие не особо полезные для программирования, 
