Quello che stavi facendo secondo me va bene. Puoi inviare sequenze fisse di 5 caratteri, dove il primo è una lettera che identifica il sensore e i restanti sono la temperatura in centesimi di grado, tipo:
A1234 -> Sensore A 12.34 °C
D5678 -> Sensore D 56.78 °C
Il "problema" è che sulla seriale hai uno stream continuo di caratteri, senza inizio né fine. Ma se manteniamo la lunghezza delle stringhe fissa la gestione è semplice: tieni un buffer di 5 caratteri, lo riempi e quindi lo processi con il codice che ti ho detto prima, o usando strtol() o atoi() come suggerito da nid. In questo caso però il buffer deve essere di 6 caratteri e l'ultimo deve essere sempre '\0'.
Se non ti è chiaro qualcosa sulla gestione delle stringhe, cerca un tutorial e dagli un'occhiata. Poi chiedi per quel che ancora resta ancora oscuro, eventualmente.
Prova ad abbozzare uno sketch che fa questo e postalo.